Частотный дискриминатор СВЧ диапазона на монолитных квадратурных смесителях Текст научной статьи по специальности «Электроника. Радиотехника»

Научная статья на тему 'Частотный дискриминатор СВЧ диапазона на монолитных квадратурных смесителях' по специальности 'Электроника. Радиотехника' Читать статью
Pdf скачать pdf Quote цитировать Review рецензии ВАК
Авторы
Журнал
Выпуск № 1 (145) /
Коды
  • ГРНТИ: 47 — Электроника. Радиотехника
  • ВАК РФ: 05.27.00; 05.12.00
  • УДK: 621.37/.39;621.38;621.37;621.39
  • Указанные автором: УДК:621.396.969.3

Статистика по статье
  • 44
    читатели
  • 36
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц.сети

Ключевые слова
  • ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР
  • МГНОВЕННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
  • КВАДРАТУРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ
  • КВАДРАТУРНЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР
  • СИСТЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЫ
  • FREQUENCY DISCRIMINATOR
  • INSTANTANEOUS FREQUENCY MEASUREMENT SYSTEMS
  • QUADRATURE DEMODULATOR
  • QUADRATURE MIXER

Аннотация
научной статьи
по электронике и радиотехнике, автор научной работы — САПОЖНИКОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ГАМИЛОВСКАЯ АНАСТАСИЯ ВАДИМОВНА, БЕЛОУСОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ФЁДОРОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

В данной статье представлен способ конструирования частотных дискриминаторов на квадратурных монолитных смесителях. Приведены выходные характеристики полученного устройства и представлены их преимущества перед классическими частотными дискриминаторами.

Abstract 2016 year, VAK speciality — 05.27.00;05.12.00, author — SAPOZHNIKOV DMITRIY VLADIMIROVICH, GAMILOVSKAYA ANASTASIYA VADIMOVNA, BELOUSOV ALEKSEY ALEKSANDROVICH, FYODOROV DMITRIY VLADIMIROVICH

This article is about frequency discriminator designed with monolithic quadrature mixers. The article includes output characteristics of designed device.

Научная статья по специальности "Электроника. Радиотехника" из научного журнала "Омский научный вестник", САПОЖНИКОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ГАМИЛОВСКАЯ АНАСТАСИЯ ВАДИМОВНА, БЕЛОУСОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ФЁДОРОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

 
close Похожие темы научных работ
Читайте также
Читайте также
Рецензии [0]

Похожие темы
научных работ
по электронике и радиотехнике , автор научной работы — САПОЖНИКОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ГАМИЛОВСКАЯ АНАСТАСИЯ ВАДИМОВНА, БЕЛОУСОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ФЁДОРОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Текст
научной работы
на тему "Частотный дискриминатор СВЧ диапазона на монолитных квадратурных смесителях". Научная статья по специальности "Электроника. Радиотехника"

УДК 621.396.969.3
Д. В. САПОЖНИКОВ А. В. ГАМИЛОВСКАЯ А. А. БЕЛОУСОВ Д. В. ФЁДОРОВ
Омский государственный технический университет
ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР СВЧ ДИАПАЗОНА НА МОНОЛИТНЫХ КВАДРАТУРНЫХ СМЕСИТЕЛЯХ_
В данной статье представлен способ конструирования частотных дискриминаторов на квадратурных монолитных смесителях. Приведены выходные характеристики полученного устройства и представлены их преимущества перед классическими частотными дискриминаторами.
Ключевые слова: частотный дискриминатор, мгновенный измеритель частоты, квадратурный смеситель, квадратурный демодулятор, системы радиоэлектронной борьбы.
В последнее время все большее значение приобретают системы радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и радиоэлектронной разведки (РЭР). Такие системы имеют особое значение для военной техники, так как позволяют повысить безопасность личного состава и продлить время жизни изделия в боевых условиях. Одним из направлений РЭБ является определение частоты радиосигнала. Такая необходимость часто возникает в системах, построенных на принципах пассивной радиолокации (ПР). Станция ПР принимает из эфира радиоимпульсы и по ним определяет характеристики объекта, который их излучает, например, местоположение объекта, расстояние до него, а также частоту сигнала, с которой он работает. Определение частоты особенно важно выполнить в кратчайший промежуток времени, и эта задача возложена на специальные системы мгновенного определения частоты (МИЧ). Более подробно с функционированием МИЧ можно ознакомиться в статье [1]. В данной статье будет представлен перспективный способ проектирования частотного дискриминатора (ЧД) сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, входящего в системы МИЧ, с использованием компонентов современной элементной базы.
Частотный дискриминатор СВЧ диапазона — это устройство, на вход которого поступает радиосигнал и преобразуется в напряжение постоянного тока. Уровень напряжения зависит от частоты радиосигнала, и на этой зависимости основан принцип определения частоты. Классическая блок-схема ЧД приведена на рис. 1. Он состоит из одного входа радиочастотного сигнала (вход РЧС), двух синфазных делителей мощности (СДМ1, СДМ2), трёх квадратурных делителей мощности (КДМ1, КДМ2, КДМ3), линии задержки и четырёх детекторов (Д), с которых снимается детектированный сигнал (а,Ь,с,<3). К преимуществам ЧД такого типа можно отнести высокую устойчивость к внешним помехам. Это достигается за счёт того, что, при наведении помехи, она появляется на всех четырёх выходах дискриминатора. При сложении сигналов а —с, Ь — <3 она
взаимно вычитается и общий уровень напряжения остается неизменным. Вычитание выполняется с помощью операционных усилителей, расположенных по выходу дискриминаторов. Графики сигналов с выходов а, Ь, с, < приведены до и после вычитания на рис. 2 и 3 соответственно.
К недостаткам можно отнести относительно большие массагабаритные параметры (МГП), технологическую сложность исполнения и низкую надёжность изделия. Большие МГП связаны с большим количеством компонентов, выполненных в полосковом исполнении, а также с классической схемой детекторов, построенных на диодах и Я С цепочках. Высокая технологическая сложность обусловлена малыми габаритами и высокой точностью геометрических размеров квадратурных делителей мощности. Невысокая надежность связана с низким качеством элементной базы. Так, детекторные
Рис. 1. Блок-схема частотного дискриминатора СВЧ диапазона
F. (МГц)
Рис. 2. Графики зависимостей напряжения от частоты с выходов дискриминатора
Рис. 3. Графики зависимостей напряжения от частоты после вычитания
диоды, которые используются в дискриминаторах, очень требовательны к условиям монтажа, сильно подвержены воздействию статического напряжения, а также имеют низкий запас прочности. Все вышеперечисленные факторы делают ЧД трудно воспроизводимыми, имеющими высокую себестоимость.
Устранить вышеперечисленные недостатки можно, применив новые компоненты элементной базы. Такая возможность появилась в связи с активным развитием технологий по созданию сложных корпусированных микросхем на материалах с высокой диэлектрической проницаемостью. Для проектирования ЧД особый интерес представляют квадратурные демодуляторы (КД) и квадратурные смесители (КС), которые имеют возможность преобразовывать сигнал в нулевую промежуточную частоту (ПЧ). Квадратурные демодуляторы и смесители имеют два входа для сигнала и гетеродина, а также два выхода для сигналов ПЧ, сдвинутых друг относительно друга на 90°, причем некоторые из них работают в дифференциальном режиме. Они выпускаются в отдельных пластиковых или керамических корпусах с габаритами 4x4x1 мм
и устанавливаются на плату методом поверхностного монтажа. Производством таких микросхем занимается множество фирм, как зарубежных (Analog Devices [2]), так и отечественных (НИИ МА Прогресс [3]. Типичная блок-схема квадратурного демодулятора представлена на рис. 4.
Таким образом, если подать на вход Сиг. сигнал прямого канала, а на вход Гет. сигнал через линию задержки, то на выходах ПЧ будет получена огибающая с нулевой частотой f + f), причем уровень напряжения огибающей будет иметь синусоидальную зависимость от частоты. Блок-схема частотного дискриминатора с использованием микросхемы представлена на рис. 5. Для сравнения, часть топологии, которую можно заменить, занимает площадь порядка 30x30 мм, что более чем в 50 раз превышает новые габариты. Полученные на выходах ЧД синусоиды расположены в положительной и отрицательной плоскостях, что позволяет избежать применения дополнительных каскадов на выходах частотного дискриминатора для вычитания сигналов. Неоднородности выходных характеристик ЧД (рис. 6), обусловлены неполным согласованием СВЧ трактов и могут быть сведены
Рис. 5. Блок-схема частотного дискриминатора на микросхеме
Рис. 4. Блок-схема квадратурного демодулятора
к минимуму при более детальной доработке топологии устройства.
Таким образом, полученный ЧД на монолитных квадратурных смесителях может быть применен в существующей аппаратуре МИЧ. Его использование поможет решить ряд проблем, связанных с МГП, уменьшить себестоимость изделия, упростить схему и, как следствие, повысить надежность изделия в целом. Разработанный ЧД может работать в широком диапазоне температур с минимальными отклонениями выходных характеристик, что делает его пригодным для использования в авиации, а также в условиях Крайнего Севера.
Библиографический список
1. Сапожников, Д. В. Оценка потенциально достижимых точностей мгновенного измерителя частоты / Д. В. Сапожников // Россия молодая: передовые технологии в промышленность. - 2015. - № 2. - С. 63.
2. Analog Devices, ADL5380. — Режим доступа : http:// www.analog.com/ru/products/rf-microwave/iq-modulators-demodulators/iq-demodulators/adl5380.html (дата обращения: 10.11.2015).
3. НИИМА Прогресс, 1327МВ015. - Режим доступа : http://www.mri-progress.ru/products/bis-i-sbis/svch-mnogo-funktsionalnye/demodulyator-1327mv015/ (дата обращения: 10.11.2015).
Рис. 6. Выходные характеристики частотного дискриминатора на монолитном квадратурном демодуляторе
ГАМИЛОВСКАЯ Анастасия Вадимовна, аспирант кафедры «Средства связи и информационная безопасность».
БЕЛОУСОВ Алексей Александрович, аспирант кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики».
ФЁДОРОВ Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики».
Адрес для переписки: paskalhelp@narod.ru
САПОЖНИКОВ Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики».
Адрес для переписки: microwaverf@mail.ru
Статья поступила в редакцию 27.11.2015 г. © Д. В. Сапожников, А. В. Гамиловская, А. А. Белоусов, Д. В. Фёдоров

читать описание
Star side в избранное
скачать
цитировать
наверх